[发明专利]一种超声波糖度测量设备及方法

说明书

本发明公开了一种超声波糖度测量设备及方法，该设备包括依次直线设置的信号发射采集电路板、测量管道固定架和超声波反射板；还包括信号处理电路板，其与信号发射采集电路板相连；其中，测量管道，用于盛放待测溶液；信号发射采集电路板，用于发射和接收超声波；测量管道固定架，用于固定测量管道；超声波反射板，用于反射超声波；信号处理电路板用于计算超声波在待测溶液中的传播速度，然后根据预设的糖度模型计算待测溶液的糖度值，最后根据当前温度对糖度值进行温度补偿。本发明利用超声波在不同糖度溶液中的传播速度不同来实现糖度的测量，能够实现无接触实时测量，具有准确率高、测量迅速、应用范围广等优点。

技术领域

本发明属于超声波测量技术领域，具体涉及一种超声波糖度测量设备及方法。

背景技术

含糖量一般是指单位质量的可食用品中所含糖分的质量。糖分对于一个人的身体健康非常重要，是人体能量的重要来源，人体每天的糖分摄入量应根据个体需求而定。随着生活水平的不断提高，消费者在购买果汁等饮料时，对口感、糖度和酸度等内部品质也提出了更高的要求。

光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象，且入射角正弦之比恒为定值，此比值称为折光率，现有糖度计利用果汁中糖含量与折光率在一定条件下(同一温度、压力)成正比例的原理测定含糖溶液的浓度、果酒密度，是制糖、食品、饮料、酿酒等行业必不可少的检测仪器，与我们现实生活也是密不可分。但是目前的水果糖度计检测精度容易受到周边光源环境影响，会降低检测的准确度。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种超声波糖度测量设备及方法，解决目前的水果糖度计检测精度容易受到周边光源环境影响的问题。

本发明提供一种超声波糖度测量设备，包括测量管道、信号发射采集电路板、测量管道固定架、超声波反射板和信号处理电路板；信号发射采集电路板、测量管道固定架和超声波反射板依次直线设置；信号处理电路板与信号发射采集电路板相连；

其中，测量管道，用于盛放待测溶液；信号发射采集电路板，用于发射和接收超声波；测量管道固定架，用于固定测量管道；超声波反射板，用于反射超声波；信号处理电路板用于计算超声波在待测溶液中的传播速度，然后根据预设的糖度模型计算待测溶液的糖度值，最后根据当前温度对糖度值进行温度补偿。

进一步地，糖度模型表达式为：

式中，c为超声波在待测溶液中的传播速度，b为待测溶液的糖度值，ρ_A为水的密度，ρ_B为糖的密度，χ_A为水的压缩系数。

进一步地，还包括外壳，信号发射采集电路板和信号处理电路板堆叠设置在外壳内。

进一步地，还包括滑轨，测量管道固定架通过滑轨与外壳连接，测量管道固定架可通过滑轨移动，从而固定不同尺寸的测量管道。

进一步地，信号发射采集电路板设有一个或多个用于发射和接收超声波的声学传感器，声学传感器为电容式超声换能器或压电式超声换能器。

进一步地，信号发射采集电路板采用透声材料进行声学封装，形成透声封装薄膜，透声封装薄膜覆盖在声学传感器的表面。

进一步地，透声材料与待测溶液声学阻抗匹配，透声材料具体为聚乙烯、聚氨酯或者硅胶。

进一步地，信号发射采集电路板设有前级信号处理电路，用于对接收的信号进行放大和滤波，前级信号处理电路包括前级放大电路、带通滤波电路和二级放大电路。

进一步地，超声波反射板为经2K镜面抛光的不锈钢板。

本发明还提供一种超声波糖度测量方法，包括以下步骤：

S1、利用超声波穿过待测溶液；